KR102323666B1 - 그래핀이 포함된 원단 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 그래핀이 포함된 원단 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 전도체 물질에 의한 전도성 코팅층을 갖는 전도체 원사를 사용한 제직 또는 제편을 통해 이루어진 원단이며; 상기 전도체 원사는, 폴리에스테르, 나일론, 비스코스레이온, 폴리우레탄 중에서 적어도 하나 이상을 갖는 고분자물질의 방사로 이루어진 원사를 구비하되, 전도체분말과 그래핀물질 및 바인더가 혼합된 전도체용액에 함침하여 전도성 코팅층을 갖게 한 구성이고, 상기 전도체분말 : 그래핀물질 : 바인더 = 6~8 : 2~4 : 0.5~1의 중량비 또는 부피비로 배합되며, 상기 전도체분말은 탄소, 플러렌, 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종이고, 상기 그래핀물질은 그래핀용액이며, 상기 바인더는 폴리이미드, 폴리비닐알코올, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리아크릴로니트릴, 에틸렌메틸아크릴레이트, 폴리우레탄 중에서 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 인체에 발생하는 미세전류를 바닥으로 어싱(earthing)시켜주고, 혈액 순환에 도움을 주어 피부염으로부터 인체를 보호하고 보온성을 향상시켜줄 수 있는 개선된 방식의 그래핀이 포함된 원단 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.

Description

그래핀이 포함된 원단 및 그 제조방법{FABRIC CONTAINING GRAPHENE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 그래핀이 포함된 원단 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 인체에 발생하는 미세전류를 바닥으로 어싱(earthing)시켜주고, 혈액 순환에 도움을 주어 피부염으로부터 인체를 보호하고 보온성을 향상시켜줄 수 있도록 한 개선된 방식의 그래핀이 포함된 원단 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 매트나 이불 또는 속옷 등으로 사용하기 위한 원단은 보온효과를 구비하는 형태로 제조되며, 이와 더불어 보온효과를 높인 원단은 의류에 국한되지 않고 인테리어나 레저용품 등에도 접목되고 있다.
통상 보온의 개념은 인체에서 방출되는 열을 외부로 손실되지 않게 하는 방법과 외부에서 적극적으로 열을 부여하는 방식으로 구별될 수 있는데, 전자의 경우에는 인체로부터 발생하는 열을 직물의 공기층에 의해 단열 보온하는 방식과 인체에서 발산한 복사열을 외부로 발산시키지 않게 하는 방식, 인체 방사 에너지를 흡수하는 소재를 사용하는 방식 등이 제안되고 있으며, 후자의 경우에는 전기 발열소재, 화학반응 발열보온소재, 축열 보온소재를 도입하는 방식이 제안되고 있다.
또한, 매트나 이불 등의 침구류에도 보온효과는 매우 중요한 수단으로 작용하는데, 혈액순환 등에 영향을 주며, 인체 내에 땀을 분비시켜 신진대사를 촉진하는 역할을 하는 것으로 알려져 있다.
이와 같이, 원단에 보온효과를 제공하기 위한 종래의 방식으로는 게르마늄이나 모나자이트, 토르말린 등과 같은 광물질이 많이 접목되었는데, 최근에는 원적외선 방사효과를 높이면서 방사능이 방출되지 않는 그래핀을 접목한 원단이 개발 및 제안되는 추세에 있다.
이에, 이하에서는 그래핀 접목에 의한 보온성 등 효율을 높일 수 있는 개선된 방식의 그래핀이 포함된 원단 및 그 제조방법을 제안하고자 한다.
한편, 종래 선행기술문헌에서는 국내등록특허 제10-2149700호와 제10-2168767호 등지에서 개시된 그래핀이 포함된 원단 및 그 제조방법을 참조할 수 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-2149700호 대한민국 등록특허공보 제10-2168767호
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해소 및 이를 감안하여 안출된 것으로서, 인체에 발생하는 미세전류를 바닥으로 어싱(earthing)시켜주고, 혈액 순환에 도움을 주어 피부염으로부터 인체를 보호하고 보온성을 향상시켜줄 수 있도록 한 개선된 방식의 그래핀이 포함된 원단 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 매트나 이불 또는 속옷 등으로 사용 가능한 그래핀이 포함된 원단 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 보온성과 더불어 난연성을 구비할 수 있도록 한 그래핀이 포함된 원단 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 그래핀이 포함된 원단은, 전도체 물질에 의한 전도성 코팅층을 갖는 전도체 원사를 사용한 제직 또는 제편을 통해 이루어진 원단이며; 상기 전도체 원사는, 폴리에스테르, 나일론, 비스코스레이온, 폴리우레탄 중에서 적어도 하나 이상을 갖는 고분자물질의 방사로 이루어진 원사를 구비하되, 전도체분말과 그래핀물질 및 바인더가 혼합된 전도체용액에 함침하여 전도성 코팅층을 갖게 한 구성이고, 상기 전도체분말 : 그래핀물질 : 바인더 = 6~8 : 2~4 : 0.5~1의 중량비 또는 부피비로 배합되며, 상기 전도체분말은 탄소, 플러렌, 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종이고, 상기 그래핀물질은 그래핀분말 또는 그래핀용액이며, 상기 바인더는 폴리이미드, 폴리비닐알코올, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리아크릴로니트릴, 에틸렌메틸아크릴레이트, 폴리우레탄 중에서 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 그래핀이 포함된 원단은, 제1 원단; 제2 원단; 상기 제1 원단과 제2 원단의 사이에 개재되는 충진재; 상기 제1 원단과 제2 원단 및 충진재를 일체화하도록 봉제하되, 윗실과 밑실을 각각 교차하면서 퀼팅(quilting) 형태를 갖추도록 봉제하는 원사;를 포함하며, 상기 충진재는 황토나 숯이 포함된 원단, 기모 원단, 에어로젤이 포함된 원단 중에서 선택된 1군이며, 상기 제1 원단 및 제2 원단은 각각, 전도체 물질에 의한 전도성 코팅층을 갖는 전도체 원사를 사용한 제직 또는 제편을 통해 이루어진 원단인 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 전도체 원사는, 폴리에스테르, 나일론, 비스코스레이온, 폴리우레탄 중에서 적어도 하나 이상을 갖는 고분자물질의 방사로 이루어진 원사를 구비하되, 전도체분말과 그래핀물질 및 바인더가 혼합된 전도체용액에 함침하여 전도성 코팅층을 갖게 한 구성이고, 상기 전도체분말 : 그래핀물질 : 바인더 = 6~8 : 2~4 : 0.5~1의 중량비 또는 부피비로 배합되며, 상기 전도체분말은 탄소, 플러렌, 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종이고, 상기 그래핀물질은 그래핀용액이며, 상기 바인더는 폴리이미드, 폴리비닐알코올, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리아크릴로니트릴, 에틸렌메틸아크릴레이트, 폴리우레탄 중에서 적어도 하나 이상일 수 있다.
여기에서, 상기 그래핀용액은, 산화그래핀분말을 에탄올 또는 탈이온수에 10~20mg/ml으로 첨가하고 초음파 처리하여 분산시킴에 의해 수용액으로 제조하고, 제1인산나트륨2수화물과 염화콜린을 분자비 1:1로 하여 60~80℃에서 교반하여 용매를 제조하며, 용매 : 수용액 = 3~5 : 1~2의 중량비로 혼합 및 60~80℃에서 교반한 후, DI water를 사용하여 세척하되 원심 분리기를 통해 3회 이상 세척한 것일 수 있다.
여기에서, 상기 그래핀용액은, 인계 난연제, 질소계 난연제, 할로겐계 난연제, 무기화합물 난연제 중에서 적어도 하나 또는 둘 이상이 혼합된 혼합물을 에탄올 또는 탈이온수에 30~50mg/ml으로 첨가하고 초음파 처리하여 분산시킨 난연용액을 더 배합하되, 용매 : 수용액 = 3~5 : 1~2의 중량비로 혼합 및 60~80℃에서 교반한 후, DI water를 사용하여 세척하되 원심 분리기를 통해 3회 이상 세척한 용액 : 난연용액 = 1~2 : 0.1~1의 중량비 또는 부피비로 배합한 것일 수 있다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 그래핀이 포함된 원단의 제조방법은, (A) 제1 원단과 제2 원단 및 충진재를 구비하는 단계; (B) 제1 원단과 제2 원단의 사이에 충진재를 개재하는 단계; (C) 제1 원단과 제2 원단 및 충진재를 일체화하도록 원사로 봉제하되, 윗실과 밑실을 각각 교차하면서 퀼팅(quilting) 형태를 갖추도록 봉제하는 단계;를 포함하며, 상기 제1 원단 및 제2 원단은 각각, 전도체 물질에 의한 전도성 코팅층을 갖는 전도체 원사를 사용한 제직 또는 제편을 통해 이루어진 원단이고, 상기 충진재는 황토나 숯이 포함된 원단, 기모 원단, 에어로젤이 포함된 원단 중에서 선택된 1군인 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 제1 원단과 제2 원단은 각각, (a) 폴리에스테르, 나일론, 비스코스레이온, 폴리우레탄 중에서 적어도 하나 이상을 갖는 고분자물질의 방사로 이루어진 원사를 구비하는 단계; (b) 전도체분말 : 그래핀물질 : 바인더 = 6~8 : 2~4 : 0.5~1의 중량비 또는 부피비로 배합된 전도체용액을 제조하는 단계; (c) (a)단계의 원사를 (b)단계의 전도체용액에 함침하여 전도성 코팅층을 갖는 전도체 원사를 제조하는 단계; (d) 전도체 원사를 사용하여 제직 또는 제편을 통해 원단으로 제조하는 단계;로 제조되며, 상기 전도체분말은 탄소, 플러렌, 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종이고, 상기 그래핀물질은 그래핀용액이며, 상기 바인더는 폴리이미드, 폴리비닐알코올, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리아크릴로니트릴, 에틸렌메틸아크릴레이트, 폴리우레탄 중에서 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 그래핀용액은, (a) 산화그래핀분말을 에탄올 또는 탈이온수에 10~20mg/ml으로 첨가하고 초음파 처리하여 분산시킴에 의해 수용액으로 제조하는 단계; (b) 제1인산나트륨2수화물과 염화콜린을 분자비 1:1로 하여 60~80℃에서 교반하여 용매를 제조하는 단계; (c) (b)단계의 용매 : (a)단계의 수용액 = 3~5 : 1~2의 중량비로 혼합 및 60~80℃에서 교반하는 단계; (d) (c)단계의 결과물에 대해 DI water를 사용하여 세척하되, 원심 분리기를 통해 3회 이상 세척하여 그래핀용액을 완성하는 단계;로 제조되는 것일 수 있다.
여기에서, (e) (d)단계의 결과물에 인계 난연제, 질소계 난연제, 할로겐계 난연제, 무기화합물 난연제 중에서 적어도 하나 또는 둘 이상이 혼합된 혼합물을 에탄올 또는 탈이온수에 30~50mg/ml으로 첨가하고 초음파 처리하여 분산시킨 난연용액을 배합하는 단계;를 더 포함하며, (d)단계의 결과물 : 난연용액 = 1~2 : 0.1~1의 중량비 또는 부피비로 배합되는 것일 수 있다.
본 발명에 따르면, 인체에 발생하는 미세전류를 바닥으로 어싱(earthing)시켜주고, 혈액 순환에 도움을 주어 피부염으로부터 인체를 보호하고 보온성을 향상시켜줄 수 있는 개선된 방식의 그래핀이 포함된 원단 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 보온성 및 완충효과를 제공할 수 있으며, 이와 더불어 난연성을 발휘할 수 있는 그래핀이 포함된 원단 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 매트나 이불 또는 속옷 등으로 사용 가능한 그래핀이 포함된 원단 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.
본 발명에 대해 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같으며, 이와 같은 상세한 설명을 통해서 본 발명의 목적과 구성 및 그에 따른 특징들을 보다 잘 이해할 수 있게 될 것이다.
본 발명의 설명 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하에서는, 본 발명의 실시예를 살펴본다. 그러나 본 발명의 범주가 이하의 바람직한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 당업자라면 본 발명의 권리범위 내에서 본 명세서에 기재된 내용의 여러 가지 변형된 형태를 실시할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 그래핀이 포함된 원단은 전도체 물질에 의한 전도성 코팅층을 갖는 전도체 원사를 사용한 제직 또는 제편을 통해 이루어진 원단이다.
상기 전도체 원사는 폴리에스테르, 나일론, 비스코스레이온, 폴리우레탄 중에서 적어도 하나 이상을 갖는 고분자물질의 방사로 이루어진 원사가 기본적으로 사용되며, 이러한 기본적인 원사를 전도체분말과 그래핀물질 및 바인더가 혼합된 전도체용액에 함침하여 전도성 코팅층을 갖게 한 구성이다.
상기 전도체분말 : 그래핀물질 : 바인더 = 6~8 : 2~4 : 0.5~1의 중량비 또는 부피비로 배합될 수 있다.
상기 전도체분말은 탄소, 플러렌, 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종일 수 있다.
상기 그래핀물질은 그래핀용액일 수 있다.
상기 바인더는 폴리이미드, 폴리비닐알코올, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리아크릴로니트릴, 에틸렌메틸아크릴레이트, 폴리우레탄 중에서 적어도 하나 이상일 수 있다.
여기에서, 그래핀물질은 습기를 방출하는 능력이 좋고 냄새 제거 및 항균 효과를 발휘하며, 전도체분말과 더불어 열전도효과에 의한 보온성을 제공하는 기능을 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 그래핀이 포함된 원단은 제1 원단과 제2 원단, 상기 제1 원단과 제2 원단의 사이에 개재되는 충진재, 상기 제1 원단과 제2 원단 및 충진재를 일체화하도록 봉제하되 윗실과 밑실을 각각 교차하면서 퀼팅(quilting) 형태를 갖추도록 봉제하는 원사를 포함하는 구성일 수 있다.
상기 제1 원단 및 제2 원단은 각각, 전도체 물질에 의한 전도성 코팅층을 갖는 전도체 원사를 사용한 제직 또는 제편을 통해 이루어진 원단이 사용된다.
상기 충진재는 황토나 숯이 포함된 원단, 기모 원단, 에어로젤이 포함된 원단 중에서 선택된 1군일 수 있다.
상기 황토나 숯이 포함된 원단은 폴리에스테르, 나일론, 비스코스레이온, 폴리우레탄 중에서 적어도 하나 이상을 갖는 고분자물질로 이루어진 섬유원단에 대해 30㎛ 이하의 황토나 숯 입자를 바인더에 첨가한 수용액에 함침시켜 코팅층을 갖게 하는 구성이다.
상기 에어로젤이 포함된 원단은 폴리에스테르, 나일론, 비스코스레이온, 폴리우레탄 중에서 적어도 하나 이상을 갖는 고분자물질로 이루어진 섬유원단에 대해 30㎛ 이하의 에어로젤 입자를 바인더에 첨가한 수용액에 함침시켜 코팅층을 갖게 하는 구성이다.
여기에서, 상기 바인더는 폴리이미드, 폴리비닐알코올, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리아크릴로니트릴, 에틸렌메틸아크릴레이트, 폴리우레탄 중에서 적어도 하나 이상일 수 있으며, 특별히 이에 제한되지 않는다 할 것이다.
상기 실시예에 있어, 전도체 물질에 의한 전도성 코팅층을 갖는 전도체 원사는 이미 상술한 바와 같이, 폴리에스테르, 나일론, 비스코스레이온, 폴리우레탄 중에서 적어도 하나 이상을 갖는 고분자물질의 방사로 이루어진 원사가 기본적으로 사용되며, 이러한 기본적인 원사를 전도체분말과 그래핀물질 및 바인더가 혼합된 전도체용액에 함침하여 전도성 코팅층을 갖게 한 구성이라 할 수 있으며, 동일한 구성이므로 상술한 내용을 준용하기로 한다.
여기에서, 상기 그래핀물질로 사용되는 그래핀용액은 산화그래핀분말을 에탄올 또는 탈이온수에 10~20mg/ml으로 첨가하고 초음파 처리하여 분산시킴에 의해 수용액으로 제조하고, 제1인산나트륨2수화물과 염화콜린을 분자비 1:1로 하여 60~80℃에서 교반하여 용매를 제조하며, 용매 : 수용액 = 3~5 : 1~2의 중량비로 혼합 및 60~80℃에서 교반한 후, DI water를 사용하여 세척하되 원심 분리기를 통해 3회 이상 세척하여 제조한 것일 수 있다.
또한, 상기 그래핀용액은 인계 난연제, 질소계 난연제, 할로겐계 난연제, 무기화합물 난연제 중에서 적어도 하나 또는 둘 이상이 혼합된 혼합물을 에탄올 또는 탈이온수에 30~50mg/ml으로 첨가하고 초음파 처리하여 분산시킨 난연용액을 더 배합하는 구성을 통해 난연성을 발휘하도록 제공할 수 있다.
이때, 용매 : 수용액 = 3~5 : 1~2의 중량비로 혼합 및 60~80℃에서 교반한 후, DI water를 사용하여 세척하되 원심 분리기를 통해 3회 이상 세척한 용액 : 난연용액 = 1~2 : 0.1~1의 중량비 또는 부피비로 배합할 수 있다.
여기에서, 상기 인계 난연제는 적인, 인산 암모늄 등의 phosphates, phosphine oxide, phosphine oxide diols, phosphites, phosphonates, triaryl phosphate, alkyldiaryl phosphate, trialkyl phosphate, resorcinaol bisdiphenyl phosphate 중에서 적어도 하나 이상이 사용될 수 있다.
여기에서, 상기 질소계 난연제는 멜라민, 멜라민 포스페이트, 멜라민 시아누레이트 중에서 적어도 하나 이상이 사용될 수 있다.
여기에서, 상기 할로겐계 난연제는 트리브로모 페녹시에탄, 테트라 브로모 비스페놀-A (TBBA), 옥타브로모 디페닐에테르 (OBDPE), 브롬화 에폭시, 브롬화 폴리 카보네이트 올리고모, 염소화 파라핀, 염소화 폴리에틸렌, 지환족 염소계 난연제 중에서 적어도 하나 이상이 사용될 수 있다.
여기에서, 상기 무기화합물 난연제는 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 산화안티몬, 수산화주석, 산화주석, 산화몰리브덴, 지르코늄화합물, 붕산염, 칼슘염 중에서 적어도 하나 이상이 사용될 수 있다.
또한, 상기 그래핀용액은 항균물질이 담지된 담지체를 더 배합하는 구성을 갖게 할 수도 있다.
부연하여, 항균물질이 담지된 담지체는 유칼립투스추출물, 테르펜추출물, 황금추출물, 베르베린추출물 중에서 적어도 하나 이상이 사용되는 항균물질을 증류수에 0.5~10mg/ml로 첨가하여 용해시키고, 여기에 제올라이트 또는 화산석 30~50mg을 투입하여 30~50℃의 온도에서 12~18시간 교반한 후, 원심분리기를 이용하여 2500~4000rpm에서 3~10분 동안 원심분리하여 제조한 것일 수 있다.
여기에서, 상기 제올라이트 또는 화산석은 입자크기 1-20㎛의 것을 사용할 수 있으며, 200~250℃에서 6~12시간 동안 열처리한 상태로 사용할 수 있다.
이때에도, 용매 : 수용액 = 3~5 : 1~2의 중량비로 혼합 및 60~80℃에서 교반한 후, DI water를 사용하여 세척하되 원심 분리기를 통해 3회 이상 세척한 용액 : 항균물질이 담지된 담지체 = 1~2 : 0.1~1의 중량비 또는 부피비로 배합할 수 있다.
여기에서, 상기 그래핀용액은 난연 용액이나 항균물질이 담지된 담지체를 선택적으로 더 배합할 수 있고, 때로는 이들 모두를 배합하는 구성일 수 있다.
여기에서, 상기 그래핀물질은 상술한 과정으로 제조되는 그래핀용액을 건조시켜 분말화한 것일 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 그래핀이 포함된 원단의 제조방법은 제1 원단과 제2 원단 및 충진재를 구비하는 단계; 제1 원단과 제2 원단의 사이에 충진재를 개재하는 단계; 제1 원단과 제2 원단 및 충진재를 일체화하도록 원사로 봉제하되 윗실과 밑실을 각각 교차하면서 퀼팅(quilting) 형태를 갖추도록 봉제하는 단계;를 포함하는 구성일 수 있다.
상기 제1 원단 및 제2 원단은 각각, 전도체 물질에 의한 전도성 코팅층을 갖는 전도체 원사를 사용한 제직 또는 제편을 통해 이루어진 원단이 사용된다.
상기 제1 원단과 제2 원단은 각각, (a) 폴리에스테르, 나일론, 비스코스레이온, 폴리우레탄 중에서 적어도 하나 이상을 갖는 고분자물질의 방사로 이루어진 원사를 구비하는 단계; (b) 전도체분말 : 그래핀물질 : 바인더 = 6~8 : 2~4 : 0.5~1의 중량비 또는 부피비로 배합된 전도체용액을 제조하는 단계; (c) (a)단계의 원사를 (b)단계의 전도체용액에 함침하여 전도성 코팅층을 갖는 전도체 원사를 제조하는 단계; (d) 전도체 원사를 사용하여 제직 또는 제편을 통해 원단으로 제조하는 단계;로 제조될 수 있다.
상기 전도체분말은 탄소, 플러렌, 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종일 수 있다.
상기 그래핀물질은 그래핀용액일 수 있다.
상기 바인더는 폴리이미드, 폴리비닐알코올, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리아크릴로니트릴, 에틸렌메틸아크릴레이트, 폴리우레탄 중에서 적어도 하나 이상일 수 있다.
상기 충진재는 황토나 숯이 포함된 원단, 기모 원단, 에어로젤이 포함된 원단 중에서 선택된 1군일 수 있다.
여기에서, 상기 그래핀용액은 하기와 같은 제조공정에 의해 제조될 수 있다.
(a) 산화그래핀분말을 에탄올 또는 탈이온수에 10~20mg/ml으로 첨가하고 초음파 처리하여 분산시킴에 의해 수용액으로 제조하는 단계와; (b) 제1인산나트륨2수화물과 염화콜린을 분자비 1:1로 하여 60~80℃에서 교반하여 용매를 제조하는 단계와; (c) (b)단계의 용매 : (a)단계의 수용액 = 3~5 : 1~2의 중량비로 혼합 및 60~80℃에서 교반하는 단계; 및 (d) (c)단계의 결과물에 대해 DI water를 사용하여 세척하되, 원심 분리기를 통해 3회 이상 세척하여 그래핀용액을 완성하는 단계;를 포함한다.
상기 산화그래핀분말은 흑연을 산화 처리한 것일 수 있다.
그리고, 상기 그래핀용액은 (e)단계로서, (d)단계의 결과물에 인계 난연제, 질소계 난연제, 할로겐계 난연제, 무기화합물 난연제 중에서 적어도 하나 또는 둘 이상이 혼합된 혼합물을 에탄올 또는 탈이온수에 30~50mg/ml으로 첨가하고 초음파 처리하여 분산시킨 난연용액을 배합하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
이때, (d)단계의 결과물 : 난연용액 = 1~2 : 0.1~1의 중량비 또는 부피비로 배합할 수 있다.
또한, 상기 그래핀용액은 항균물질이 담지된 담지체를 난연용액과 선택적으로 배합하거나 또는 난연용액과 함께 배합하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상술한 내용을 준용한다.
여기에서, 동일한 명칭 및 기재를 갖는 구성에 대해 설명이 이루어지지 않는 부분은 상술한 내용과 동일하므로 이를 준용하기로 한다.
이와 같은 상술한 구성으로 제조되는 그래핀이 포함된 원단에 대해서는 컨베이어를 통해 3~4m/min의 속도로 이송 처리하는 상태에서 원단을 향해 80℃ 내지 90℃의 열풍을 분사함과 더불어 적외선램프에 의한 복사열을 조사하는 후가공단계를 추가 실시함으로써 제1 원단과 제2 원단 및 충진재 측 부피를 늘려 제조되는 원단 자체에 대한 벌키성을 증대시켜 완충효과를 높이도록 제조할 수도 있다.
이에 따라, 본 발명에서는 전도체 원사를 이용하여 제조한 제1 원단과 제2 원단을 통해 습기를 방출하는 능력이 좋고 냄새 제거 및 항균 효과를 발휘함은 물론 열전도효과에 의한 보온성을 제공할 수 있으며 인체에 발생하는 미세전류를 바닥으로 어싱(earthing)시켜주고 혈액 순환에 도움을 주어 피부염으로부터 인체를 보호할 수 있는 개선된 방식의 그래핀이 포함된 원단을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 충진재의 개재를 통해 보온성을 강화할 수 있으면서 완충효과를 함께 제공할 수 있으며, 때로는 난연물질의 배합을 통해 난연성을 발휘하는 장점을 갖게 하고 항균물질이 담지된 담지체의 배합을 통해 항균성을 강화하는 장점을 갖게 하는 그래핀이 포함된 원단을 제공할 수 있다.
이를 통해, 본 발명에서는 매트나 이불 또는 속옷 등으로 사용 가능한 그래핀이 포함된 원단 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.
이상에서 설명한 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고 이러한 실시예에 극히 한정되지 않는다 할 것이며, 본 발명의 기술적 사상과 청구범위 내에서 이 기술분야의 당해업자에 의하여 다양한 수정과 변형 또는 단계의 치환 등이 이루어질 수 있다 할 것이며, 이는 본 발명의 기술적 권리범위 내에 속한다 할 것이다.

Claims (9)

  1. 전도체 물질에 의한 전도성 코팅층을 갖는 전도체 원사를 사용한 제직 또는 제편을 통해 이루어진 원단으로서, 상기 전도체 원사는 폴리에스테르, 나일론, 비스코스레이온, 폴리우레탄 중에서 적어도 하나 이상을 갖는 고분자물질의 방사로 이루어진 원사를 구비하되, 전도체분말과 그래핀물질 및 바인더가 혼합된 전도체용액에 함침하여 전도성 코팅층을 갖게 한 구성인 그래핀이 포함된 원단에 있어서,
    상기 전도체분말 : 그래핀물질 : 바인더 = 6~8 : 2~4 : 0.5~1의 중량비 또는 부피비로 배합되고,
    상기 전도체분말은 탄소, 플러렌, 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종이고,
    상기 그래핀물질은 그래핀용액이고,
    상기 바인더는 폴리이미드, 폴리비닐알코올, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리아크릴로니트릴, 에틸렌메틸아크릴레이트, 폴리우레탄 중에서 적어도 하나 이상이며,
    상기 그래핀용액은 산화그래핀분말을 에탄올 또는 탈이온수에 10~20mg/ml으로 첨가하고 초음파 처리하여 분산시킴에 의해 수용액으로 제조하고, 제1인산나트륨2수화물과 염화콜린을 분자비 1:1로 하여 60~80℃에서 교반하여 용매를 제조하며, 용매 : 수용액 = 3~5 : 1~2의 중량비로 혼합 및 60~80℃에서 교반한 후, DI water를 사용하여 세척하되 원심 분리기를 통해 3회 이상 세척한 것을 특징으로 하는 그래핀이 포함된 원단.
  2. 제1 원단; 제2 원단; 상기 제1 원단과 제2 원단의 사이에 개재되는 충진재; 상기 제1 원단과 제2 원단 및 충진재를 일체화하도록 봉제하되, 윗실과 밑실을 각각 교차하면서 퀼팅(quilting) 형태를 갖추도록 봉제하는 원사;를 포함하고, 상기 제1 원단 및 제2 원단은 각각 전도체 물질에 의한 전도성 코팅층을 갖는 전도체 원사를 사용한 제직 또는 제편을 통해 이루어진 원단인 그래핀이 포함된 원단에 있어서,
    상기 충진재는 황토나 숯이 포함된 원단, 기모 원단, 에어로젤이 포함된 원단 중에서 선택된 1군이고,
    상기 전도체 원사는 폴리에스테르, 나일론, 비스코스레이온, 폴리우레탄 중에서 적어도 하나 이상을 갖는 고분자물질의 방사로 이루어진 원사를 구비하되, 전도체분말과 그래핀물질 및 바인더가 혼합된 전도체용액에 함침하여 전도성 코팅층을 갖게 한 구성이고, 상기 전도체분말 : 그래핀물질 : 바인더 = 6~8 : 2~4 : 0.5~1의 중량비 또는 부피비로 배합되며,
    상기 전도체분말은 탄소, 플러렌, 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종이고,
    상기 그래핀물질은 그래핀용액이고,
    상기 바인더는 폴리이미드, 폴리비닐알코올, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리아크릴로니트릴, 에틸렌메틸아크릴레이트, 폴리우레탄 중에서 적어도 하나 이상이며,
    상기 그래핀용액은 산화그래핀분말을 에탄올 또는 탈이온수에 10~20mg/ml으로 첨가하고 초음파 처리하여 분산시킴에 의해 수용액으로 제조하고, 제1인산나트륨2수화물과 염화콜린을 분자비 1:1로 하여 60~80℃에서 교반하여 용매를 제조하며, 용매 : 수용액 = 3~5 : 1~2의 중량비로 혼합 및 60~80℃에서 교반한 후, DI water를 사용하여 세척하되 원심 분리기를 통해 3회 이상 세척한 것을 특징으로 하는 그래핀이 포함된 원단.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 그래핀용액은,
    인계 난연제, 질소계 난연제, 할로겐계 난연제, 무기화합물 난연제 중에서 적어도 하나 또는 둘 이상이 혼합된 혼합물을 에탄올 또는 탈이온수에 30~50mg/ml으로 첨가하고 초음파 처리하여 분산시킨 난연용액을 더 배합하되,
    용매 : 수용액 = 3~5 : 1~2의 중량비로 혼합 및 60~80℃에서 교반한 후, DI water를 사용하여 세척하되 원심 분리기를 통해 3회 이상 세척한 용액 : 난연용액 = 1~2 : 0.1~1의 중량비 또는 부피비로 배합한 것을 특징으로 하는 그래핀이 포함된 원단.
  6. (A) 제1 원단과 제2 원단 및 충진재를 구비하는 단계; (B) 제1 원단과 제2 원단의 사이에 충진재를 개재하는 단계; (C) 제1 원단과 제2 원단 및 충진재를 일체화하도록 원사로 봉제하되, 윗실과 밑실을 각각 교차하면서 퀼팅(quilting) 형태를 갖추도록 봉제하는 단계;를 포함하며, 상기 제1 원단 및 제2 원단은 각각, 전도체 물질에 의한 전도성 코팅층을 갖는 전도체 원사를 사용한 제직 또는 제편을 통해 이루어진 원단인 그래핀이 포함된 원단의 제조방법에 있어서,
    상기 제1 원단과 제2 원단은 각각,
    (a) 폴리에스테르, 나일론, 비스코스레이온, 폴리우레탄 중에서 적어도 하나 이상을 갖는 고분자물질의 방사로 이루어진 원사를 구비하는 단계;
    (b) 전도체분말 : 그래핀물질 : 바인더 = 6~8 : 2~4 : 0.5~1의 중량비 또는 부피비로 배합된 전도체용액을 제조하는 단계;
    (c) (a)단계의 원사를 (b)단계의 전도체용액에 함침하여 전도성 코팅층을 갖는 전도체 원사를 제조하는 단계;
    (d) 전도체 원사를 사용하여 제직 또는 제편을 통해 원단으로 제조하는 단계; 로 제조하되,
    상기 전도체분말은 탄소, 플러렌, 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종이고,
    상기 그래핀물질은 그래핀용액이고,
    상기 바인더는 폴리이미드, 폴리비닐알코올, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리아크릴로니트릴, 에틸렌메틸아크릴레이트, 폴리우레탄 중에서 적어도 하나 이상이며,
    상기 충진재는 황토나 숯이 포함된 원단, 기모 원단, 에어로젤이 포함된 원단 중에서 선택된 1군이며,
    상기 그래핀용액은,
    (a) 산화그래핀분말을 에탄올 또는 탈이온수에 10~20mg/ml으로 첨가하고 초음파 처리하여 분산시킴에 의해 수용액으로 제조하는 단계;
    (b) 제1인산나트륨2수화물과 염화콜린을 분자비 1:1로 하여 60~80℃에서 교반하여 용매를 제조하는 단계;
    (c) (b)단계의 용매 : (a)단계의 수용액 = 3~5 : 1~2의 중량비로 혼합 및 60~80℃에서 교반하는 단계;
    (d) (c)단계의 결과물에 대해 DI water를 사용하여 세척하되, 원심 분리기를 통해 3회 이상 세척하여 그래핀용액을 완성하는 단계; 로 제조되는 것을 특징으로 하는 그래핀이 포함된 원단의 제조방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 6항에 있어서,
    (e) (d)단계의 결과물에 인계 난연제, 질소계 난연제, 할로겐계 난연제, 무기화합물 난연제 중에서 적어도 하나 또는 둘 이상이 혼합된 혼합물을 에탄올 또는 탈이온수에 30~50mg/ml으로 첨가하고 초음파 처리하여 분산시킨 난연용액을 배합하는 단계; 를 더 포함하며,
    (d)단계의 결과물 : 난연용액 = 1~2 : 0.1~1의 중량비 또는 부피비로 배합되는 것을 특징으로 하는 그래핀이 포함된 원단의 제조방법.
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